本文對靶體在剛性動能彈撞擊下的侵徹和貫穿行為進行了較全面的理論和數值模擬研究,靶體材料包括樹脂基纖維增強復合材料、金屬和混凝土。根據靶板在動能彈撞擊下的響應和破壞模式建立了相應的侵徹和貫穿模型,成功地預測了彈體的侵徹深度、殘余速度和靶板的彈道極限等物理量,并研究了靶板不同響應和破壞模式之間的轉換關系。利用ABAQUS/VUMAT嵌入了修正的Johnson-Cook本構,對金屬靶板在彈丸垂直撞擊下的貫穿行為進行了數值模擬研究。本文得到的結論可以為彈頭形狀優(yōu)化設計,靶板的抗沖擊防護和安全評估提供指導。本文主要包括以下幾個方面的內容： 對樹脂基纖維增強材料層合板（FRP層合板）在平頭彈低速撞擊下貫穿的響應模式和能量耗散模型進行了理論研究。FRP層合板在平頭彈撞擊下的響應可以分為總體響應（global deformation with local rupture）和局部化破壞響應（wave-dominated local failure）兩種情況,其中總體響應同時存在著整體變形和局部化破壞。對薄FRP層合板的貫穿,本文認為響應模式為總體響應,能量耗散模型采用近似準靜態(tài)的方法,先分析準靜... 

【文章頁數】：128 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究綜述
        1.2.1 經驗和半經驗法
        1.2.2 理論分析
        1.2.3 數值模擬
    1.3 研究中存在的問題
    1.4 本文研究的基本思想和主要內容
第二章 FRP層合板在平頭彈撞擊下的貫穿
    2.1 引言
    2.2 總體響應模型
        2.2.1 平頭彈貫穿FRP層合板的準靜態(tài)載荷-位移關系
        2.2.2 平頭彈貫穿FRP層合板的準靜態(tài)耗能
        2.2.3 動態(tài)增強因子和彈道極限
    2.3 局部化破壞響應模型
    2.4 總體響應和局部化破壞響應模式轉換的臨界條件
    2.5 比較和討論
    2.6 本章小結
第三章 金屬和混凝土厚靶在卵形彈撞擊下的侵徹和貫穿理論研究
    3.1 引言
    3.2 靶體阻力公式
        3.2.1 公式的建立
        3.2.2 金屬靶σ_s和f的確定
        3.2.3 混凝土靶σ_s和f的確定
    3.3 厚靶侵徹模型
    3.4 厚靶貫穿模型
    3.5 侵徹和貫穿過程的數值求解
    3.6 比較和討論
        3.6.1 金屬靶的侵徹和貫穿
        3.6.2 混凝土靶的侵徹和貫穿
    3.7 本章小結
第四章 金屬靶板在彈丸撞擊下破壞模式的數值模擬
    4.1 引言
    4.2 修正JOHNSON-COOK本構模型
    4.3 修正JC本構模型在ABAQUS中的數值實現
    4.4 金屬靶板在彈丸撞擊下貫穿的數值模擬
        4.4.1 有限元模型
        4.4.2 錐頭彈貫穿數值模擬結果與實驗比較
        4.4.3 平頭彈貫穿數值模擬結果與實驗比較
        4.4.4 靶板厚度對破壞模式的影響
        4.4.5 彈頭錐角對破壞模式的影響
        4.4.6 靶板沖塞破壞的彈頭臨界錐角
    4.5 本章小結
第五章 金屬靶板在錐頭彈低速撞擊下貫穿的理論研究
    5.1 引言
    5.2 花瓣破壞的最小穿透耗能模型
        5.2.1 局部貫穿分析
        5.2.2 整體變形分析
        5.2.3 薄靶低速貫穿過程耗能分析
    5.3 花瓣破壞耗能模型的適用范圍
        5.3.1 轉換條件的建立
        5.3.2 轉換條件與實驗觀察比較
    5.4 花瓣破壞模型預測結果與實驗的比較和討論
        5.4.1 準靜態(tài)載荷-位移曲線分析
        5.4.2 彈道極限預測結果與實驗數據的比較
    5.5 薄靶擴孔破壞
        5.5.1 薄靶擴孔破壞的最小穿透耗能模型
        5.5.2 薄靶擴孔破壞模型的適用范圍
        5.5.3 薄靶擴孔破壞模型預測結果與實驗數據的比較
    5.6 金屬靶板在錐頭彈低速撞擊下的破壞模式相圖
        5.6.1 靶板沖塞破壞臨界條件
        5.6.2 沖塞破壞不同模式的劃分
        5.6.3 Weldox460E鋼板的破壞模式相圖
    5.7 本章小結
第六章 全文總結及展望
    6.1 全文工作總結
    6.2 本文主要創(chuàng)新之處
    6.3 對未來研究工作的展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]尖頭剛性彈貫穿金屬厚靶的終點彈道性能研究[J]. 李小笠,陳小偉.  彈箭與制導學報. 2011(04)
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[4]考慮混凝土孔隙壓實效應的球形空腔膨脹理論[J]. 李志康,黃風雷.  巖土力學. 2010(05)
[5]錐頭彈丸撞擊下固支金屬厚靶的侵徹與穿透的理論研究(英文)[J]. 孫煒海,文鶴鳴.  高壓物理學報. 2010(02)
[6]錐頭彈丸低速撞擊下薄金屬靶板的穿透[J]. 孫煒海,文鶴鳴.  固體力學學報. 2009(04)
[7]可變形彈丸貫穿鋁合金靶的數值模擬[J]. 何濤,文鶴鳴.  高壓物理學報. 2008(02)
[8]中等厚度金屬靶板的三階段貫穿模型[J]. 蔣志剛,曾首義,周建平.  兵工學報. 2007(09)
[9]卵形鋼彈對鋁合金靶板侵徹問題的數值模擬[J]. 何濤,文鶴鳴.  高壓物理學報. 2006(04)
[10]球形彈對金屬靶板侵徹問題的數值模擬[J]. 何濤,文鶴鳴.  爆炸與沖擊. 2006(05)

博士論文
[1]混凝土侵徹與貫穿若干問題研究[D]. 楊陽.中國科學技術大學 2012
[2]錐頭彈丸正撞擊下金屬靶板破壞模式的理論和數值模擬研究[D]. 孫煒海.中國科學技術大學 2009
[3]動能彈在不同材料靶體中的侵徹行為研究[D]. 何濤.中國科學技術大學 2007

碩士論文
[1]彈丸正撞擊下纖維增強樹脂基層合板破壞模式的理論和數值研究[D]. 覃悅.中國科學技術大學 2009



本文編號：3721696